How does this all-female species reproduce? - Susana Freitas and Darren Parker

翻訳: Mao Kamata 校正: Tomoyuki Suzuki

In 2021, workers at a Sardinian aquarium were stunned by the birth

2021年 サルディーニャ島の水族館の職員は スムースハウンドシャークの出産に驚愕しました

of a smoothhound shark, who they called Ispera.

その子ザメはイスペラと名づけられましたが

What shocked them was that, for the last decade,

驚きなのは 過去10年間

Ispera’s mother had been living only with other females.

イスペラの母親は 他のメスザメとのみ 暮らしていたのです

But it’s actually entirely possible that Ispera had no father—

しかし実際には イスペラに 父親がいないことはあり得ることなのです

and the reason why that is also explains other biological curiosities,

そしてこの事実は メスのみのトカゲの種の存在などの

like the existence of an all-female lizard species.

他の生物学的な謎の解決につながります

Usually sexual species have sex cells that contain

一般的に有性生殖を行う種の性細胞には

half the number of chromosomes required to create a viable embryo.

生存可能な胚を作るために必要な 染色体の半数が含まれています

So an egg cell must be fertilized by a sperm cell

そのため卵子は ２セットの染色体を形成するため

to form two full sets of chromosomes.

精子細胞を受精しなければなりません

But some species that have sex cells can undergo

しかし性細胞を持つ いくつかの種では

a type of asexual reproduction called parthenogenesis—

無性繁殖が起こります これは単為生殖と呼ばれ

meaning “virgin origin” in Greek.

ギリシャ語で「処女生殖」を意味します

In parthenogenesis, an embryo develops from an unfertilized egg cell

単為生殖では 胚が 受精していない卵細胞から発生し

that doubles its own chromosome count.

染色体の数を２倍に増やします

In fact, some animals only ever undergo parthenogenesis,

実際に 単為生殖のみを行う 動物がいる一方で

while others can reproduce both sexually and parthenogenetically.

有性繁殖と単為生殖のどちらも 行い得る動物もいます

It's actually more common than previously thought.

この繁殖方法は 以前に考えられていたより 実はより一般的です

More than 80 different sexual vertebrate species—

コモドドラゴンやある種の七面鳥 パイソンやサメなど

including Komodo dragons and certain kinds of turkeys, pythons, and sharks—

80種類以上の異なる 有性の脊椎動物が時折この方法で繁殖し

have surprised us by occasionally reproducing this way.

人々を驚かせてきました

These discoveries were usually made when females

このような発見は 飼育されているメスが

unexpectedly gave birth in captivity.

予想外に出産をしたときに なされてきました

Ispera’s birth, for one, may have been the first account

イスペラの誕生もその一例で スムースハウンドシャークで

of parthenogenesis in smoothhound sharks.

おそらく初めての 単為生殖の報告となりました

Scientists also confirmed that parthenogenesis was taking place

科学者たちも 数種の野生の蛇の間でも 単為生殖が起きていることを

in some wild snake populations.

確認しています

But just how many fatherless creatures are running, slithering, and swimming

しかしどれほどの父親のいない生物が 自然界で走ったり 地面を這ったり

around out there is unknown:

泳いでいるかは不明です

it’s a tough thing to track without population-wide genetic analyses.

個体群全体の遺伝子分析データ無しで 追跡するのは困難なためです

So, why is it happening at all?

そもそも一体なぜこのようなことが 起きるのでしょうか

Scientists think parthenogenesis could be evolutionarily beneficial

科学者たちは 単為生殖が進化の上で 何かしらの状況で利点があったと考えています

in some contexts because, well, sex can be a drag.

性行為が不都合になり得るからです

Mating and its associated demands and rituals can be time- and energy-intensive,

つがいになることと それに伴う需要と儀式は 相当な時間とエネルギーを要し

leave individuals vulnerable to predators, and even be fatal.

捕食動物からの攻撃リスクを高めるだけでなく 致命的にもなりえます

Parthenogenesis, meanwhile, requires only one parent.

一方で単為生殖に必要なのは 一人の親のみです

Mayflies can sometimes default to parthenogenesis

カゲロウは つがいとなるオスがいない場合

if there are no males available,

単為生殖を利用することがあります

which is especially handy because they’ve only got a day or so

メスは死ぬ前に生殖を行う時間が たった１日程度しかないので

to reproduce before dying.

単為生殖はとても便利なのです

It can also help rapidly expand a population.

また個体数を大幅に増やすのにも 便利です

In the summer, when food is abundant,

食べ物が豊富な 夏の時期には

pea aphids can rely on parthenogenesis,

エンドウヒゲナガアブラムシは 単為生殖に頼り

allowing their population to explode under favorable conditions.

好条件化で個体数を 爆発的に増やします

And in the autumn, they switch back to sex.

秋になると 有性生殖に切り替えます

But some aphids, katydids, lizards, geckos, and snakes

しかし ある種のアブラムシや キリギリス トカゲやヤモリ 蛇は

only ever reproduce via parthenogenesis.

単為生殖でのみ繁殖をします

So, why do other animals bother with sex?

では なぜ他の動物はわざわざ性行為を 行うのでしょうか

Scientists hypothesize that sex makes up for its shortcomings with long-term gains.

科学者たちは 性行為は欠点を補う 長期的な利益があるとの仮説を立てています

It allows individuals to mix their genes, leading to greater genetic diversity.

性行為は 個体の遺伝子を混合し より多様性のある遺伝子を導きます

That way, when the going gets tough,

この方法により 困難な状況に置かれた時

beneficial mutations can be selected and harmful ones can be removed

有益な突然変異が選択され 有害なものは

without ending the entire population.

全個体群の絶滅を招くことなく 取り除かれます

In a parthenogenetic population, on the other hand,

一方で 単為生殖の個体群は

individuals can only reproduce using their own genetic material.

自分の持つ遺伝物質のみを使用し繁殖し

According to a theory called Muller’s ratchet,

「ミューラーのラチェット」の理論によると

that’s not good.

これは良くないことです

The theory predicts that parthenogenetic lineages will accumulate harmful mutations

この理論は 単為生殖による系統は 時間と共に危険な突然変異を蓄積させ

over time and eventually, after thousands of generations,

最終的には 何千もの世代後に

will reach a point of so-called mutational meltdown.

突然変異メルトダウンと呼ばれる状況まで 到達してしまいます

At this stage, individuals will be so compromised that they can't reproduce,

この段階になると 個体は機能障害に侵され 繁殖できない状態となり

so the population will nosedive, leading to extinction.

個体数は急減し 絶滅に至るとされます

We haven’t yet seen this entire process unfold in nature.

自然界において この全過程が 観察されたわけではありません

But scientists have observed an accumulation of harmful mutations

しかし単為生殖を起こなうナナフシでは 有性生殖を起こなう近縁種では見られない

in parthenogenetic stick insects that are absent in their sexual relatives.

有害な突然変異が蓄積していることを 科学者は観察しています

Only time will tell whether this will cause their extinction.

このことが絶滅を引き起こすかは 時間のみぞ知るところです

Otherwise, some parthenogenetic species appear to have ways of circumventing

そうでなければ 突然変異メルトダウンを 回避するために別の方法にたどりつく

a mutational meltdown.

単為生殖の種もいることでしょう

New Mexico whiptail lizards came about

ニューメキシコハリシトカゲは

when two different lizard species hybridized,

２種類のトカゲが交雑し

creating this new all-female species.

全てがメスのみの新たな種として 生まれました

As hybrids, their genome is a combination of the different sets of chromosomes

雑種であるため そのゲノムは ２体の親から引き継いだ異なる染色体の

from their two parent species.

組み合わせになっています

This gives them a high level of genetic diversity,

これは高レベルの遺伝子の 多様性を作り出しており

which may allow them to survive long into the future.

将来的に長生きすることが できるかもしれません

Bdelloid rotifers, meanwhile, have been reproducing parthenogenetically

一方でヒルガタワムシは ６千万年もの間

for 60 million years.

単為生殖によって繁殖してきました

They might have managed this by taking in foreign genetic material.

外来の遺伝物資を取り入れることで 単為生殖を続けられたのかもしれません

Indeed, about 10% of their genes comes from other organisms,

実際にヒルガタワムシの約10％の遺伝子は 菌類やバクテリア 藻などの

like fungi, bacteria, and algae.

他の生物からきたものです

How exactly they do this is unclear,

その方法はあきらかではありませんが

but whatever the trick is, it seems to be working.

そのトリックが何であれ その方法で成り立っているようです

To totally untangle the mysteries of reproduction,

繁殖のミステリーを完全に紐解くには

we’ll need more research—

更なる研究が必要で

and probably a few more surprises like Ispera.

イスペラのようなサプライズも 必要かもしれませんね